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1 Conjunto Na matemática, um conjunto é uma coleção de elementos. A relação básica entre um objeto e o conjunto é a relação de pertinência: quando um objeto x é um dos elementos que compõem o conjunto A, dize- mos que x pertence a A. Nos conjuntos, a ordem e a quantidade de vezes que os elementos estão listados na coleção não é relevante. Em contraste, uma coleção de elemen- tos na qual a multiplicidade, mas não a ordem, é relevante, é chamada multiconjunto. Dizemos que dois conjuntos são iguais se, e so- mente se, cada elemento de um é também ele- mento do outro. Operações Com Conjuntos Interseção Os elementos que fazem parte do conjunto inter- seção são os elementos comuns aos conjuntos relacionados. Exemplo 1: Dados dois conjuntos A = {5,6,9,8} e B = {0,1,2,3,4,5}, se pedimos a interseção deles tere- mos: A ∩ B = {5}, dizemos que A “inter” B é igual a 5. Exemplo 2: Dados os conjuntos B = {-3, -4, -5, -6} e C = {-7, - 8, -9}, se pedirmos a interseção deles teremos: B ∩ C = { } ou B ∩ C = , então B e C são con- juntos distintos. Exemplo 3: Dados os conjuntos D = {1,2,3,4,5} e E = {3,4,5}. A interseção dos conjuntos ficaria assim: E ∩ D = {3,4,5} ou E ∩ D = E, pode ser concluído também que E D. União Conjunto união são todos os elementos dos con- juntos relacionados. Exemplo 1: Dados os conjuntos A = { x | x é inteiro e -1 < x < 2} e B = {1,2,3,4} a união desses dois conjuntos é : A U B = {0,1,2,3,4} Exemplo 2: Dados os conjuntos A = {1,2,3} e B = {1,2,3,4,5} a união desses conjuntos é: A U B = {1,2,3,4,5}, nesse caso podemos dizer que A U B = B. Diferença entre dois conjuntos. Dados dois conjuntos A e B chama-se conjunto diferença ou diferença entre A e B o conjunto formado pelos elementos de A que não perten- cem a B. 2 O conjunto diferença é representado por A – B. Exemplo 1: A = {1,2,3,4,5} e B = {3,4,5,6,7} a diferença dos conjuntos é: A – B = {1,2} Exemplo 2: A = {1,2,3,4,5} e B = {8,9,10} a diferença dos con- juntos é: A – B = {1,2,3,4,5} Exemplo 3: A = {1,2,3} e B = {1,2,3,4,5}a diferença dos con- juntos é: A – B = Exemplo 4: Dados os conjuntos A = {1,2,3,4,5,6} e B = {5,6}, a diferença dos conjuntos é: A – B = {1,2,3,4}. Como B A podemos escre- ver em forma de complementar: A – B = A B = {1,2,3,4}. Número Real O conjunto dos números reais é uma expan- são do conjunto dos números racionais que en- globa não só os inteiros e os fracionários, positi- vos e negativos, mas também todos os números irracionais. Os números reais são números usados para re- presentar uma quantidade contínua (incluindo o zero e os negativos). Pode-se pensar num nú- mero real como uma fração decimal possivelmen- te infinita, como 3,141592(...). Os números reais têm uma correspondência biunívoca com os pon- tos de uma reta. Denomina-se corpo dos números reais a coleção dos elementos pertencentes à conclusão dos racionais, formado pelo corpo de frações associ- ado aos inteiros (números racionais) e a norma associada ao infinito. 1. Operações com números reais e conversão de expressões para o computador ou calculadora Operações Com Números Reais As cinco operações mais comuns no conjunto dos números Reais são a adição, a subtração, a mul- tiplicação, a divisão e a potenciação ( esta como forma abreviada de multiplicação com factores iguais) por exemplo, 2 3 = 2 . 2 . 2 = 8. Quando escrevemos uma expressão envolvendo duas ou mais operações, tais como: 2(3 5) + 4 . 5, ou 2 . 3 2 5 4 (1) , Temos que tomar cuidado com as prioridades de cada operação: Ordem de Prioridade das Operações 1. Parentesis e traço de fracções -Calcula-se primeiro o valor de cada expressão incluida den- tro de parentesis usando aí as prioridades que poderás consultar abaixo, e fazendo "desapare- cer" esses parentesis . Quando se está a traba- lhar com uma fracção, calculam-se o numerador e o denominador separadamente e só depois se efectua a divisão a que o traço de fracção corres- ponde.. 2. Potências- Calcula-se o seu valor (quando for conveniente). 3. Multiplicação e Divisão- Entre estas duas não existe qualquer prioridade, fazem-se seguindo a ordem com que se apresentam da esquerda para a direita. 4. Adição e Subtracçâo- São as últimas opera- ções a serem efectuadas e entre elas também não existe prioridade . RN Raciocínio Numérico Este tipo de teste avalia a capacidade de racioci- nar indutiva e dedutivamente com números em problemas quantitativos e o conhecimento de operações aritméticas básicas. 3 Exemplos: Ex A: 1 3 5 7 9 ? ? Aqui é óbvio que a sequência são números indo de 2 em 2 a partir do 1. Portanto, os números que completam a sequência são 11 e 13. Ex B: 1 2 4 8 16 ? ? Também fácil. O próximo número é o dobro do anterior (ou são 2 elevado aos números naturais na ordem crescente). Os próximos são 32 e 64. Ex C: 4 7 6 10 8 13 10 ? ? Aqui temos duas sequências: 4 – 6 – 8 – 10 - ? e 7 – 10 – 13 - ?. O próximo número da se- quência que inicia é 12 e o da outra é 16. Portan- to, 16 e 12 é a resposta correta. Vamos agora ao que interessa. Lembre-se que na prova não é permitido escrever no caderno de testes 1 ) 3 6 9 12 15 ? ? Os próximos números são 18 e 21. Essa é um tanto quanto fácil... Apenas temos números orde- nados de 3 em 3 2 ) 26 31 36 41 46 ? ? Aqui os números estão ordenados de 5 em 5. Os próximos são 51 e 56. 3 ) 8 3 9 3 10 3 ? ? Temos duas sequências se alternando: 8, 9, 10, ? e 3,3,3,?. Os próximos são 11 e 3 4 ) 96 48 24 12 ? ? O próximo número da sequência é a metade do número anterior. Completam a sequência 6 e 3. 5 ) 5 50 10 40 15 30 20 ? ? Duas sequências alternadas: 5 – 15 – 15 – 20 - ? e 50 – 40 – 30 - ?. Portanto, na ordem,os pró- ximos são 20 e 25. 6 ) 45 38 31 24 17 ? ? O próximo número é o anterior menos 7. Portan- to, fecham a sequência 10 e 3 7 ) 4 5 8 5 16 5 32 ? ? Duas sequências alternantes: 4 – 8 – 16 – 32 - ? e 5 – 5 – 5 - ?. Completam os números 5 e 64. 8 ) 5 7 8 11 12 16 17 22 ? ? Os números crescem na ordem de +2, +1, +3, +1, +4, +1, +5. Logo, pela lógica o próximo número deve ser 22+1 e o posterior 23+6. Logo, os pró- ximos são 23 e 29. 9 ) 14 15 16 30 20 45 22 60 26 ? ? Temos duas sequências alternantes: 14 – 16 – 20 – 22 – 26 - ? e 15 – 30 – 45 – 60 - ?. A primeira sequência é do tipo +2, +4, +2, +4. E a segunda é a soma do anterior mais 15. Portanto, os próximos números são 75 e 28. 10 ) 26 27 29 30 33 34 38 39 ? ? A ordem de crescimento da sequência numérica é +1, +2, +1, +3, +1, +4, +1. Portanto,esperamos que a ordem continue como +5, +1, levando aos números 44 e 45. 11 ) 7 7 9 10 12 13 16 16 21 ? ? A ordem de crescimento é +0,+2,+1, +2, +1, +3, +0, + 5. Não parece haver lógica.Porém, uma segunda análise mostra que podemos fazer duas sequências 7 – 9 – 12 – 16 – 21 e 7 10 – 13 – 16. A primeira sequência é de crescimento +2, +3, +4, +5 e a segunda decrescimento contínuo em +3. Logo, os números que faltam são 19 e 27. 12 ) 25 26 24 27 21 26 20 27 17 ? ? Temos duas sequência se alternando: 25 – 24 – 21 – 20 – 17 - ? e 26 – 27 – 26 – 27 - ?. A primeira decresce pela lógica -3, -1, -3, -1, -3 e outra é apenas a alternância entre 26 e 27.Logo, os próximos na sequência são 26 e 16. 13 ) 3 3 6 7 12 11 24 15 ? ? Novamente duas sequências alternantes: 3 – 6 – 12 – 24 - ? e 3 – 7 – 11– 15 - ?. Na pri- meira temos que o próximo é o dobro do anterior. E na outra o próximo cresce-se +4. Logo,os pró- ximos são 48 e 19. 14 ) 21 7 6 17 5 4 14 3 2 ? ? Temos três sequências envolvidas neste exercí- cio: 21 – 17 – 14 - ?, 7 – 5 – 3 - ? e 6 – 4 – 2. Os próximos números são, portanto, 12 e 1 (a primeira sequência decresce por -4, -3, -2). 15 ) 9 37 11 28 15 20 21 13 29 ? ? Temos duas sequências que se alternam: 9 – 11 – 15 – 21 – 29 e 37 – 28 – 20 – 13. A pri- meira cresce em +2, +4, +6, +8 e a segunda de- cresce em -9, -8, -7. Portanto, os próximos são 7 e 39. 16 ) 17 18 19 21 23 26 29 33 ? ? 4 Temos duas sequências: 17 – 19 – 23 – 29 e 18 – 21 – 26 – 33. A primeira é do tipo +2,+4, +6 e a segunda do tipo +3, +5, +7. Logo, os pró- ximos são 37 e 42. 17 ) 15 20 30 45 50 60 75 80 90 ? ? Aqui temos 3 sequências que se alternam: 15 – 45 – 75 - ?, 20 – 50 – 80 - ? e 30 – 60 –90. Na primeira sequência temos crescimento por +30 e na segunda idem. Portanto, os próximos são 105 e 110. 18 ) 17 18 20 15 16 18 13 14 16 ? ? Novamente temos 3 sequências: 17 – 15 – 13 - ?, 18 – 16 – 14 - ? e 20 – 18 – 16. Todas elas decrescem por -2. Os próximos são 11 e 12. 19 ) 18 6 9 27 9 12 36 ? ? Novamente temos 3 sequências: 18 – 27 – 36, 6 – 9 - ? e 9 – 12 - ?. As duas que completam as interrogações são de crescimento +3. Portanto, os próximos são 12 e 15. 20 ) 1 1 2 6 24 ? ? A lógica nesse final é um pouco mais complexa. O número em seguida é igual ao anterior x1, x2, x3, x4. Portanto, os próximos são 24x5 =120 e 120x6 = 720. Só por curiosidade,entendo que há outra possibilidade: temos que é 2 é igual a (1+1).1. Além disso, 6 =(2+1).(1+1). E além disso ainda, 24 = (2+6).(2+1). Portanto, seguindo esta lógica, o próximo número seria (24+6).(6+2) = 240 e o posterior seria (240+24).(24+6) = 7920. Lógica Matemática Lógica Matemática é uma sub-área da matemática que explora as aplicações da lógica formal para a matemática. Basicamente, tem ligações fortes com Matemática, os fundamentos da matemática eciência da computação teórica. Os temas unificadores na lógica matemática incluem o estudo do poder expressivo de sistemas formais e o poder dedutivo de sistemas de prova matemática formal. A lógica matemática é muitas vezes dividida em campos da teoria dos conjuntos, teoria de modelos, teoria da recursão e teoria da prova. Estas áreas compartilham resultados básicos sobre lógica, particularmente lógica de primeira ordem, e definibilidade. Na ciência da computação, especialmente na classificação ACM, onde ACM vem do inglês (Association for Computing Machinery) , lógica matemática engloba tópicos adicionais não descritos neste artigo; ver lógica em ciência da computação para este tópico anterior. Desde o seu surgimento, a lógica matemática tem contribuído e motivado pelo estudo dos fundamentos da matemática. Este estudo foi iniciado no final do século XIX, com o desenvolvimento de arcabouço axiomático para geometria, aritmética e análise. No início do século XX a lógica matemática foi moldada pelo programa de David Hilbert para provar a consistência das teorias fundamentais. Os resultados de Kurt Gödel, Gerhard Gentzen, e outros, desde resolução parcial do programa, e esclareceu as questões envolvidas em provar a consistência. O trabalho na teoria dos conjuntos mostrou que quase toda a matemática ordinária pode ser formalizada em termos de conjuntos, embora existam alguns teoremas que não podem ser demonstrados em sistemas axiomáticos comuns para a teoria dos conjuntos. O trabalho contemporâneo nos fundamentos da matemática, muitas vezes se concentra em estabelecer quais as partes da matemática que podem ser formalizadas, em particular, sistemas formais (como em matemática reversa) ao invés de tentar encontrar as teorias em que toda a matemática pode ser desenvolvida. Sub-áreas e escopo O manual de lógica matemática divide a matemática contemporânea em quarto áreas: 1. Teoria dos conjuntos 2. Teoria dos modelos 3. Teoria da recursão 4. Teoria da prova e da matemática construtiva consideradas partes de uma única área. Cada área tem um foco distinto, apesar de ter várias técnicas e resultados comuns entre si. A divisão das referidas áreas e os limites que separam a lógica matemática de outros campos de estudo não são bem definidas. A teoria da incompletude de Gödel representa não só um marco na teoria da recursão e teoria da prova, mas também contribuiu para o teorema de Löb da teoria dos modelos. O método do forçamento ("forcing") é aplicada na teoria dos conjuntos, na teoria dos modelos, na teoria da recursão, assim como no estudos da matemática intuiticionística. O campo matemático conhecido como o da teoria das categorias usa muitos métodos axiomáticos 5 formais nos quais se inclui o estudo da lógica categórica, mas essa teoria não é comumente considerada um sub-ramo da lógica. Por causa da sua aplicabilidade em diversos campos da lógica, matemáticos como Saunders Mac Lane propuseram usar a teoria das categorias como fundamentos da matemática, independentemente da teoria dos conjuntos. Essas fundamentações usam tópicos que em muito se parecem com modelos generalizados das teorias dos conjuntos, e empregam lógica clássica ou não-clássica. História A lógica matemática surgiu em meados do século XIX como um sub-ramo da Matemática e inde- pendente do estudo tradicional da (Ferreirós 2001, p. 443), (Ferreirós 2001, p. 443). Antes do seu surgimento independente, a lógica foi estu- dada com a retórica, através do silogismo e a filosofia. Na primeira metade do século XX hou- ve uma explosão de resultados fundamentais, acompanhados por debates vigorosos sobre as bases da matemática. Os estudos sobre o raciocínio foram inicialmente desenvolvidos por filósofos como Parméni- des e Platão, mas foi Aristóteles quem o elaborou mais detalhadamente e definiu a lógica como se estuda hoje em dia (como se estudava até o século XIX). Para mostrar que os sofistas (mestres da retórica e da oratória) podiam enganar os ci- dadãos utilizando argumentos incorretos, Aristóte- les estudou a estrutura lógica da argumentação. Revelando, assim, que alguns argumentos podem ser convincentes, embora não sejam corretos. A lógica, segundo Aristóteles, é um instrumento para atingir o conhecimento científico, baseando- se no silogismo. Seguidores de Aristóteles reuniram seus princí- pios sobre lógica em um livro intitulado “Organon”, que significa “Instrumento da Ciência”. História Moderna Teorias lógicas foram desenvolvidas em diversas culturas na história, China, Índia, Grécia e no mundo Islâmico. Na Europa do século XVIII, filósofos matemáticos, como Leibniz e Lambert tentaram representar as operações da lógica formal através de símbolos, de forma algébrica mas seus esforços e trabalhos permaneceram isolados e pouco reconhecidos. Século XIX Em meados do século XIX, George Boole e pos- teriormente Augustus De Morgan apresentaram tratamentos matemáticos sistemáticos. Seus tra- balhos, alicerçados em trabalhos de algebristas comoGeorge Peacock, transformaram a doutrina tradicional de Aristóteles de forma que se encai- xasse no estudo dos foundations of mathema- tics (Katz 1998, p. 686). Charles Sanders Peirce construiu sobre os estu- dos de Boole almejando desenvolver uma siste- ma de relações lógica e quantificadores o qual ele publicou diversas vezes entre 1870 e 1885. Gottlob Frege apresentou um desenvolvimento independente da lógica com quantificadores no seu Begriffsschrift,publicado em 1879, um traba- lho por muitos considerado como uma reviravolta na histórica da lógica. O trabalho de Frege's permaneceu incerto,pelo menos até Bertrand Russell começar a promovê- lo no início da virada do século. As notações bi- dimensionais desenvolvidas por Frege nunca foram vastamente adotadas e caiu em desuso nos artigos e textos contemporâneos. De 1890 a 1905, Ernst Schröder publicou o Vorlesungen über die Algebra der Logik em três volumes. Esse trabalho compactava e desenvol- via os trabalhos de Boole, De Morgan, e Peirce e se tornou uma grande referência para lógica sim- bólica, como era conhecida no fim do século XIX. Fundamentos Teóricos Preocupações com a possível ausência de fun- damentos matemáticos acarretaram o desenvol- vimento de sistemas axiomáticos para áreas da matemática fundamental como a aritmética, análi- se e geometria. Em lógica o termo aritmético se refere à teoria dos números naturais. Giuseppe Peano (1889) publicou uma série de axiomas para serem usa- dos pela aritmética que hoje carregam seu nome (Axiomas de Peano), usando variações do siste- ma lógico de Boole e Schröder, porém adicionan- do quantificadores. Peano não tinha conhecimento do trabalho de Frege. Contemporaneamente Richard Dedekind mostrou que os números naturais são unicamente caracterizados por suas propriedades da indução. Dedekind (1888) propôs a diferente caracteriza- ção na qual não existia a essência da lógica for- mal dos axiomas de Peano. Todavia, o trabalho de Dedekind's provou teore- mas inacessíveis ao sistema desenvolvido por 6 Peano, como por exemplo a inclusão da indivi- dualidade dos conjuntos de números naturais (até o isomorfismo) e as definições recursivas de adi- ção e multiplicação da função sucessor e indução matemática. No meio do século XIX, foram descobertas falhas nos axiomas de Euclides para geometria (Katz 1998, p. 774). Além da independência do postulado paralelo, estabelecido por Nikolai Lobachevsky em 1826 (Lobachevsky 1840), ma- temáticos descobriram que certos teoremas to- mados como certo por Euclides não eram de fato demonstrável a partir de seus axiomas. Entre eles está o teorema que diz que uma linha contem pelo menos dois pontos, ou que círculos de mesmo raio cujo centro é separado pelo raio devem intersectar. Hilbert (1899) desenvolveu um conjunto completo dos axiomas para geometria, construindo nos [axiomas de Pasch] pelo Pasch (1882). O sucesso axiomatização da geometria motivou Hilbert a encontrar axiomatições completas de outras áreas da matemática, assim como os nú- meros naturais e da linha real. Isto proveria a maior área de pesquisa na primeira metade do século XX. Lógica Proposicional Proposições As proposições são determinadas por sentenças declarativas, pertencentes a uma certa lingua- gem, que formam um conjunto de palavras ou símbolos e expressam uma ideia. As sentenças declarativas são afirmações que podem receber apenas dois valores, Verdadeiro ou Falso. As proposições devem seguir os seguintes princí- pios: 1. Princípio da identidade: garante que uma proposição é igual a ela mesma. 2. Princípio da não-contradição: uma proposi- ção não pode ser verdadeira e falsa. 3. Princípio do terceiro excluído: uma proposi- ção é verdadeira ou falsa. Exemplos: O cachorro é um animal. - Verdadeiro 2 + 2 = 7 - Falso Qualquer sentença que não puder receber a atri- buição de verdadeira ou falsa não é uma proposi- ção. Sentenças interrogativas, exclamativas e imperativas não são proposições, pois não é pos- sível dizer se são verdadeiras ou falsas. Exemplos de sentenças que não são proposi- ções: Como foi a aula? O pior atentado nos EUA ocorreu em se- tembro de 2011? Limpe a cozinha. Que local de trabalho horroroso! Esta sentença não é verdadeira. Proposições Compostas Proposição composta é a união de proposições simples por meio de um conector lógico. Este conector irá ser decisivo para o valor lógico da expressão. Precedência de Operadores Em expressões que utilizam vários operadores não é possível saber qual proposição deve-se resolver primeiro. Exemplo: P Λ Q V R. Com isso, usar parênteses é fundamental. A ex- pressão do exemplo poderia ficar assim: (P Λ Q) V R ou P Λ (Q V R). A ordem da precedência de operadores é: 1. (),, {} 2. ¬ 3. V, Λ, V 4. → 5. ↔ Tabela Verdade A tabela verdade é construída para determinar o valor lógico de uma proposição composta. Segue uma excelente estratégia para a construção des- ta. Exemplo de construção da tabela verdade da proposição composta: p Λ q Primeiramente verifica-se quantas “variáveis”, ou proposições simples que temos na proposição composta do exercício. Neste caso existem du- as: p e q. 7 Em seguida elevamos 2 ao número de variáveis, ou seja, 2². Nossa base do expoente é 2 pelo fato de possuir-se apenas 2 valores lógicos possíveis nas proposições (Verdadeiro ou Falso). O resul- tado de 2² é 4. Então nossa tabela terá 4 linhas, nessas linhas estarão todos os valores lógicos possíveis da nossa proposição composta. p q p Λ q - - - - - - - - - - - - Esta é a estrutura da tabela, agora para a preen- cher com os devidos valores lógicos utiliza-se a seguinte técnica: até a metade da primeira coluna coloca-se Verdadeiro, na outra metade Falso. Já na segunda coluna, intercala-se V e F. Desta forma adquira-se a seguinte tabela: p q p Λ q V V Resultado V F Resultado F V Resultado F F Resultado Esta é uma das melhores estratégias para a mon- tagem de uma tabela verdade. Conectivos Lógicos Proposições podem ser ligadas entre si por meio de conectivos lógicos. Conectores que criam no- vas sentenças mudando ou não seu valor lógico (Verdadeiro ou Falso). Exemplos dos principais conectores lógicos: “¬” ou “~” (negação); “Λ” (conectivo “e”); “V” (conectivo “ou”); “→” (conectivo “se, então”); “↔” (conectivo “se, e somente se”); “V” (conectivo “ou exclusivo”); “↓” (conectivo “negação conjunta”); “↑” (conectivo “negação disjunta”). Exemplos de sentenças formadas com conecto- res e proposições: (2 + 2 = 4) V (1 < 4) - Valor lógico da sentença: Verdadeiro V (ou) Verdadeiro = Verdadeiro Cachorro é um felino Λ (1 > 0) - Valor lógico da sentença: Falso Λ (e) Verdadeiro = Falso Conector de Negação (~) O conectivo de negação (~), nega o valor lógico de uma proposição. Considera-se p como uma proposição de valor lógico igual a verdadeiro, então sua negação é igual a falso. O mesmo seria se a proposição tivesse valor lógico inicial igual a falso, sua negação seria igual a verdadeiro. De acordo com esses conceitos podemos montar a seguinte tabela verdade: p ~p V F F V Exemplo: Considere p com o valor da seguinte proposição: 2 é um número par. p = Verdadeiro, portanto sua negação: ~p = Falso. Conector e (Λ) O conectivo e, também conhecido como AND e representado pelo símbolo “^” junta proposições as quais somente resultarão em Verdadeiro se todos os valores forem Verdadeiros. Exemplo: Considere as proposi- ções p e q (Conjunção). p q p Λ q V V V V F F F V F F F F Observação: Veja que nesta tabela consideramos todos os valores lógicos possíveis para p e q, em outras palavras: temos 2 proposições e estamos 8 em uma base binária (0 ou 1, verdadeiro ou falso) então para se saber o número das possibilidades para essas proposições realiza-se o seguinte cálculo 2 n , onde n é o número de proposições. Conector ou (V)O conectivo ou, também conhecido como OR e representado pelo símbolo “V” une proposições que, apenas uma sendo Verdadeiro é suficiente que a expressão inteira também seja. Exemplo: Considere as proposições p e q (Disjunção). p q p V q V V V V F V F V V F F F Conector Condicional (→) O conectivo condicional, também conhecido como implica e representado pelo símbolo “→” une proposições criando uma estrutura condicional onde apenas uma das possibilidades resulta em F o valor lógico da expressão. Exemplo: Considere as proposições p e q (Condição). “Se p então q” p q p → q V V V V F F F V V F F V Conector Bi-Condicional (↔) O conectivo bi-condicional, é lido como “se, e somente se” e é representado pelo símbolo “↔”, ele une proposições onde o resultado lógico da expressão é verdadeiro apenas se os valores lógicos forem iguais. Exemplo: Considere as proposições p e q (Bi-condicional). “Se p, e somente se q” p q p ↔ q V V V V F F F V F F F V Ou Exclusivo (V) O conectivo ou exclusivo, chamado também de disjunção exclusiva, é representado pelo símbolo “V”. Podemos dizer que ele significa: um ou outro, mas não ambos. Exemplo: Ou o gato é macho ou o gato é fêmea, mas não ambos. A tabela verda- de do ou exclusivo esta representada abaixo. p q p V q V V F V F V F V V F F F Negação Conjunta e Negação Disjunta A negação conjunta é representada pelo conector ↑, significa a negação de duas proposições envol- vendo o conector AND (NAND). Exemplo: p ↑ q ⇔ ¬(p Λ q) ⇔ ¬p v ¬q. A negação disjunta é representada pelo conector ↓, significa a negação de duas proposições envol- vendo o conector OR (NOR). Exemplo: p ↓ q ⇔ ¬(p v q) ⇔ ¬p Λ ¬q. Abaixo estão representadas as tabelas verdades das duas negações. Tabela Verdade equivalente ao circui- to NAND p q p ↑ q 9 V V F V F V F V V F F V Tabela Verdade equivalente ao circui- to NOR p q p ↓ q V V F V F F F V F F F V Tautologia, Contradição e Contingência Ao montarmos uma tabela verdade contendo todos os valores lógicos possíveis de uma ex- pressão a poderíamos classificar em tautologia, contradição e contingência. Tautologia: é uma proposição cujo resulta- do final é sempre verdadeiro. Exemplo: p v ~p (p OU não p) p ~p p V ~p V F V F V V Veja que independente do valor de p a expressão sempre resulta em Verdadeiro, pois para o conec- tor OU possuir um verdadeiro já é suficiente para resultar em Verdadeiro, além disso sempre tere- mos V em todas as combinações da expressão. Por isso a classificamos como uma tautologia. Vejamos outro exemplo: F → p (F então p) Valor lógico constante p F → p F F V F V V Neste outro caso também se obteve uma tautolo- gia, devido ao fato da última coluna da tabela (resultado da expressão) ter somente Verdadeiro. Contradição: é uma proposição que resulta somente em falso, em outras palavras, a última coluna da sua tabela só possui o valor lógico fal- so. Exemplo: p ^ ~p p ~p p ^ ~p V F F F V F Contingência: determinamos uma proposi- ção de contingente quando ela não é tautológica nem contraditória, ou seja, ela é indeterminada. Exemplo: p V q (p OU q) p q p V q V V V V F V F V V F F F Percebe-se que a última coluna não possui ape- nas um valor lógico, por isso a determinamos uma proposição contingente, ou indeterminada. Implicação Lógica ou Inferência Sejam P e Q duas proposições. Diremos que P implica logicamente a proposição Q, se Q for verdadeiro sempre que P for verdadeiro. Quando isso ocorre, dizemos que temos uma implicação lógica ou inferência e denotamos: P => Q (lemos: “P implica Q”). Exemplo: P Λ Q implica P V Q? p q p Λ q p V q V V V V 10 V F F V F V F V F F F F Neste exemplo podemos dizer que P Λ Q => P V Q, pois onde P Λ Q é verdadeiro P V Q também é. Exemplo: P V Q implica P → Q? p q p V q p → q V V V V V F V F F V V V F F F V Neste exemplo não podemos dizer que P V Q => P → Q, pois temos na segunda linha que onde P V Q é verdadeiro P → Q é falso. Equivalência Lógica Diremos que P é equivalente a Q, se as duas tabelas verdade foram idênticas. Quando isso ocorre, dizemos que temos uma equivalência lógica ou bi-implicação e denotamos P ⇔ Q (le- mos: “P é equivalente a Q”). Exemplo: ¬(P Λ Q) é equivalente a (¬P V ¬Q)? P Q ¬P ¬Q P Λ Q ¬(P Λ Q) ¬P V ¬Q V V F F V F F V F F V F V V F V V F F V V F F V V F V V Neste exemplo podemos dizermos que ¬(P Λ Q) ⇔ (¬P V ¬Q), pois o resultado da tabela verdade das duas expressões é o mesmo. Exemplo: P → Q é equivalente a Q → P? P Q P → Q Q → P V V V V V F F V F V V F F F V V Neste exemplo não podemos dizer que P → Q ⇔ Q → P, pois o resultado das tabelas verdades das expressões são diferentes, nas linhas 2 e 3. Condições Necessárias e Suficientes Temos uma condição suficiente se quando ela ocorrer temos a garantia de que a outra condição ocorrerá. Por exemplo: “Se o cavalo corre então ele está vivo.” O cavalo correr é condição suficiente para ele estar vivo,ou seja, se o cavalo corre podemos garantir que ele está vivo. Por outro lado o cavalo estar vivo não garante que o cavalo corra, pois ele pode estar por exem- plo vivo mas descansando, a este tipo de condi- ção dá se o nome de condição necessária. Uma condição é necessária quanto não podemos ga- rantir que a outra condição é valida. Esta relação entre condição suficiente e condição necessária é encontrada quando utilizamos um conector condicional, ou seja, quando temos uma estrutura condicional. O primeiro argumento(que vem antes do →), chamado de antecedente é uma condição sufici- ente. O segundo argumento,chamado de conse- quente é uma condição necessária. Entretanto em uma estrutura bi-condicional temos uma proposição necessária e suficiente,. Proposições Associadas a uma Condicional Pegamos uma condicional qualquer como p → q, existem três tipos de proposições associadas a ela que são: Recíproca: a proposição recíproca de p → q é a proposição q → p. Como podemos ver foi feito uma troca entre a antecedente (p) e a con- sequente (q) para obter-se a recíproca cuja tabela esta abaixo: p q p → q q → p V V V V V F F V 11 F V V F F F V V Exemplo: “Se a Maria é feia então todos são fei- os.” A recíproca seria: “Se todos são feios então Maria é feia.” Contrária: a proposição contrária de p → q é a proposição ~p → ~q.Basta negar a antece- dente(p) e a consequente(q) para obtermos a proposição contrária. p q ~p ~q p → q ~p → ~q V V F F V V V F F V F V F V V F V F F F V V V V Exemplo: “Se a Maria é feia então todos são fei- os.” A contrária seria: “Se Maria não é feia então to- dos não são feios.” Contra Positiva: a contra positiva da prepo- sição p → q é ~q → ~p. Para encontramos a con- tra positiva basta juntar os passos da recíproca e da contrária,ou seja, deve se inverter os lugares do antecedente e do consequente e negar am- bos. A proposição contra positiva tem o mesmo resultado que a proposição original. p q ~p ~q p → q ~q → ~p V V F F V V V F F V F F F V V F V V F F V V V V Exemplo: “Se a Maria é feia então todos são fei- os.” A contra positiva seria: “Se todos não são feios então Maria não é feia.” Diagramas Lógicos Os diagramas são utilizados como uma represen- tação gráfica de proposições relacionadas a uma questão de raciocínio lógico. Conjunto: Um conjunto constitui-se em um núme- ro de objetos ou números comcaracterísticas semelhantes. Podem ser classificados assim: Conjunto finito: possui uma quantidade determi- nada de elementos; Conjunto infinito: como o próprio nome diz nesse caso temos um número infinito de elementos; Conjunto unitário: apenas um elemento; Conjunto Vazio: sem elemento no conjunto; Conjunto Universo: esse caso tem todos os ele- mentos de uma situação. Esses elementos podem ser demonstrados da seguinte forma: Extensão: Os elementos são separados por cha- ves; {1,2,3,4...} Compreensão: Escreve-se a caraterística em questão do conjunto mencionado. Diagrama de Venn: Os elementos são inseridos em uma figura fechada e aparecem apenas uma vez. Todo A é B: Nesse caso o conjunto A é um sub- conjunto do B, sendo que A está contido em B. Nenhum A é B: Nesse caso os dois conjuntos não tem elementos comuns. Algum A é B: Esse diagrama representa a situa- ção em que pelo menos um elemento de A é co- mum ao elemento de B. 12 Inclusão Todo, toda, todos, todas. Interseção Algum, alguns, alguma, algumas. Ex: Todos brasileiros são bons motoristas Negação lógica: Algum brasileiro não é bom mo- torista. Disjunção Nenhum A é B. Ex: Algum brasileiro não é bom motorista. Negação lógica: Nenhum brasileiro é bom moto- rista. Quantificadores Os quantificadores são símbolos empregados tanto no estudo da álgebra quanto no estudo da lógica matemática. Na Matemática, utilizamos símbolos que são ca- pazes de quantificar elementos. Esses símbolos, chamados de quantificadores, são empregados tanto no estudo da álgebra quanto no estudo da lógica matemática. Os quantificadores possuem a função de nos informar a respeito de determinada quantidade de elementos em uma situação. Esses quantificado- res podem ser classificados em dois tipos “Quan- tificador Universal” ou “Quantificador Existencial”. O quantificador universal é utilizado quando queremos nos referir a todos os elemen- tos de um conjunto. Por exemplo, se afirmamos que “todo número natural par é múltiplo de 2”, podemos reescrever essa afirmação de outra forma, veja: seja aum número natural par, esse número natural pode ser escrito na forma 2n, sendo que n é natural, isto é, para to- do a pertencente aos naturais, a = 2n. Para sim- plificar a notação, podemos substituir o ter- mo para todo por ?, o qual possui o mesmo signi- ficado, podendo ainda ser lido como “qualquer que seja” ou “para cada”. Vejamos outro exemplo: seja n um número natural qualquer, podemos afirmar que: Portanto, independentemente do número natural que escolhermos, o seu produto com zero resulta- rá em zero. O quantificador existencial diferencia-se do universal porque não se refere a todos os ele- mentos de um conjunto. Ele faz referência a pelo menos um elemento pertencente ao conjunto. Por exemplo, posso afirmar que um ônibus escolar só faz determinado trajeto se houver pelo menos um aluno que se dirigirá à escola “Educar o Educan- do”. Não importa se há mais alunos que irão para essa escola ou mesmo se todos os alunos estu- dam nessa escola. O fato de haver pelo menos um aluno da escola “Educar o Educando” já é razão suficiente para o motorista fazer o trajeto que o leva à escola. Para expressarmos o quanti- ficador existencial, utilizamos o símbolo ?, que pode ser lido como “existe um”, “existe pelo me- nos um”, “algum” ou “existe”. Vejamos um novo exemplo: existe pelo menos um número natural n que, subtraído de seu qua- drado, resulta em 0, isto é: Essa afirmação é válida para qualquer valor de n? Se escolhermos o valor de 2 para n, tere- mos 2² – 2 = 4 – 2 = 2. A igualdade não resultará em zero. Os únicos valores básicos para que a igualdade seja verdadeira são n = 1 e n = 0. Há ainda um quantificador de existência e unicidade. Esse quantificador refere-se à existên- cia de um único elemento. Para representar o quantificador de existência, utilizamos o símbo- lo ?! e lemos “existe um e um só” ou “existe um único”. Por exemplo, podemos afirmar que existe um único número natural n que, somado com 5, resulte em 6. Podemos escrever: Existe um único valor para n que possibilita que essa igualdade seja verdadeira. Esse valor é n = 1 e não há qualquer outro número natural que valide essa equação. Combinatória A combinatória é um ramo da matemática que estuda coleções finitas de objetos que satisfazem critérios específicos determinados, e se preocupa, 13 em particular, com a "contagem" de objetos nes- sas coleções (combinatória enumerativa) e com a decisão de certo objeto "ótimo" existe (combinató- ria extremal) e com estruturas "algébricas" que esses objetos possam ter (combinatória algébri- ca). O assunto ganhou notoriedade após a publicação de "Análise Combinatória" por Percy Alexander MacMahon em 1915. Um dos destacados combi- natorialistas foi Gian-Carlo Rota, que ajudou a formalizar o assunto a partir da década de 1960. E, o engenhoso Paul Erdős trabalhou principal- mente em problemas extremais. O estudo de como contar os objetos é algumas vezes conside- rado separadamente como um campo da enumeração. Um exemplo de problema combinatório é o se- guinte: Quantas ordenações é possível fazer com um baralho de 52 cartas? O número é igual a 52! (ou seja, "cinquenta e dois fatorial"), que é o produto de todos os núme- ros naturais de 1 até 52. Pode parecer surpreen- dente o quão enorme é esse número, cerca de 8,065817517094 × 10 67 . Comparando este núme- ro com alguns outros números grandes, ele é maior que o quadrado do Número de Avogadro, 6,022 × 10 23 , quantidade equivalente a um mol" Princípios Aditivos e Multiplicativos Princípio aditivo: Dados os conjun- tos , dois a dois disjuntos, em que tem exatamente elementos, então o número de elementos da uni- ão é dado por . Princípio multiplicativo: Se um evento pode ocorrer de maneiras diferentes, então o nú- mero de maneiras de ocorrer os even- tos de forma sucessiva é da- do por . Permutações Simples Definimos permutações simples como sendo o número de maneiras de arrumar n elementos em n posições em que cada maneira se diferen- cia pela ordem em que os elementos aparecem. Aplicando oprincípio da multiplicação obtemos a seguinte equação para permutações simples: Arranjos Em arranjos, a ordem dos objetos é importante. Arranjo com Repetição O arranjo com repetição é usado quando a ordem dos elementos importa e cada elemento pode ser contado mais de uma vez. Onde é o total de elementos e o número de elementos escolhidos. Arranjo Simples Arranjo simples de elementos tomados a , onde e é um número natural, é qualquer ordenação de elementos dentre os elementos, em que cada maneira de tomar os elementos se diferenciam pela ordem e natu- reza dos elementos. A fórmula para cálculo de arranjo simples é dada por: Onde é o total de elementos e o número de elementos escolhidos. Combinação Na combinação, a ordem em que os elementos são tomados não é importante. Combinação Simples Quando a ordem não importa, mas cada elemen- to pode ser contado apenas uma vez, o número de combinações é o coeficiente binomial: Onde é o total de elementos e o número de elementos escolhidos. Quando a ordem não importa, mas cada objeto pode ser escolhido mais de uma vez, o número de combinações é Onde é o total de elementos e o número de elementos escolhidos. 14 Contagem A utilização da contagem para a resolução de situações problema e os métodos aplicados para sua realização. A análise combinatória é a matéria que desenvol-ve métodos para fazer a contagem com eficiên- cia. Os problemas de contagem estão presentes no cotidiano, por exemplo, no planejamento de pra- tos em um cardápio, a combinação de números em um jogo de loteria, nas placas dos veículos, entre inúmeras outras situações. A ideia é a seguinte: Imagine que você tenha 3 calças, 5 camisas e 2 sapatos e queira saber quantas são as combinações possíveis utilizando essas peças. Para isso basta efetuar a multiplica- ção, assim: 5. 3. 2 = 30 possibilidades de combi- nações. Esse é chamado de princípio multiplicati- vo. Exemplo 1. Quanto número de dois algarismos distintos pode formar com os dígitos: 3, 5, 7 e 6? Então são 4 possibilidades para as dezenas, são quatro dígitos diferentes, e para as unidades se- rão 3, pois não queremos repetidos, portanto: 4. 3 = 12 números de dois algarismos distintos. Muitos problemas de Análise combinatória podem ser resolvidos utilizando o fatorial (n!), que é a multiplicação de números consecutivos: 4!= 4.3.2.1= 24. Exemplo 2. Calcule o valor de: 5! 5.4.3.2.1 5.4 20 . 3 . 2 . 1 120 Essa propriedade utilizada na análise combinató- ria é a permutação, significa mudar a ordem, pen- se: De quantas maneiras distintas sete pessoas podem sentar em sete poltronas? Temos uma permutação de sete elementos, en- tão: 7! = 7.6.5.4.3.2.1 = 5.040 maneiras. Outras propriedades são: combinação e arranjo. A combinação é a formação de um grupo não ordenado. Vamos pensar dentro da contagem: Em uma turma de 30 alunos, 6 serão sorteados para uma viagem. Quantas possibilidades possí- veis para esse sorteio? Lembre-se que a ordem do sorteio não importa. Já arranjo forma grupos específicos, vejamos uma situação: Na formação de senhas para clien- tes, um banco disponibiliza oito dígitos entre: 0, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 8. Sabendo que cada senha é forma- da por três dígitos distintos, qual o número de senha? Lembre-se, aqui é importante a ordem dos ele- mentos: A8,3= 8! 8!- 3! 8! 5! 8.7.6.5! 5! 8 . 7 . 6 336 senhas. Probabilidade A palavra probabilidade deriva do Latim probare (provar ou testar). Informalmen- te, provável é uma das muitas palavras utilizadas para eventos incertos ou conhecidos, sendo tam- bém substituída por algumas palavras como “sor- te”, “risco”, “azar”, “incerteza”, “duvidoso”, depen- dendo do contexto. Tal como acontece com a teoria da mecânica, que atribui definições precisas a termos de uso diário, como trabalho e força, também a teoria das probabilidadestenta quantificar a noção de provável. Em essência, existe um conjunto de regras ma- temáticas para manipular a probabilidade, listado no tópico "Formalização da probabilidade" abaixo. Existem outras regras para quantificar a incerte- za, como a teoria de Dempster-Shafer e a lógica difusa (em inglês, fuzzy logic), mas estas são, em essência, diferentes e incompatíveis com as leis da probabilidade tal como são geralmente enten- didas. No entanto, está em curso um debate so- bre a que, exatamente, se aplicam as regras; a este tópico chama-se interpretações da probabili- dade. 15 Conceitos De Probabilidade A ideia geral da probabilidade é frequentemente dividida em dois conceitos relacionados: Probabilidade de frequência ou probabili- dade aleatória, que representa uma série de e- ventos futuros cuja ocorrência é definida por al- guns fenômenos físicos aleatórios. Este conceito pode ser dividido em fenômenos físicos que são previsíveis através de informação suficiente e fenômenos que são essencialmente imprevisí- veis. Um exemplo para o primeiro tipo é uma role- ta, e um exemplo para o segundo tipo é um decaimento radioativo. Probabilidade epistemológica ou probabili- dade Bayesiana, que representa nossas incerte- zas sobre proposições quando não se tem co- nhecimento completo das circunstâncias causati- vas. Tais proposições podem ser sobre eventos passados ou futuros, mas não precisam ser. Al- guns exemplos de probabilidade epistemológica são designar uma probabilidade à proposição de que uma lei da Física proposta seja verdadeira, e determinar o quão "provável" é que um suspeito cometeu um crime, baseado nas provas apresen- tadas. É uma questão aberta se a probabilidade aleató- ria é redutível à probabilidade epistemológica baseado na nossa inabilidade de predizer com precisão cada força que poderia afetar o rolar de um dado, ou se tais incertezas existem na nature- za da própria realidade, particularmente em fe- nômenos quânticos governados pelo princípio da incerteza de Heisenberg. Embora as mesmas regras matemáticas se apliquem não importando qual interpretação seja escolhida, a escolha tem grandes implicações pelo modo em que a proba- bilidade é usada para modelar o mundo real. Marcos Históricos O estudo científico da probabilidade é um desen- volvimento moderno. Os jogos de apostas mos- tram que o interesse em quantificar as ideias da probabilidade tem existido por milênios, mas as descrições matemáticas de uso nesses proble- mas só apareceram muito mais tarde. Cardano, no livro Liber de Ludo Aleae, estudou as probabilidades associadas ao arremesso de da- dos, concluindo que a distribuição de 2 dados deve ser obtida dos 36 pares ordenados de resul- tados, e não apenas dos 21 pares (não- ordenados). 1 A doutrina das probabilidades vêm desde a cor- respondência entre Pierre de Fermat e Blaise Pascal (1654). Christiaan Huygens (1657) deu o primeiro tratamento científico ao assunto. A Arte da Conjectura de Jakob Bernoulli (póstumo, 1713) e a Doutrina da Probabilidade de Abraham de Moivre (1718) trataram o assunto como um ramo da matemática. A teoria dos erros pode ser originada do Opera Miscellanea de Roger Cotes (póstumo, 1722), mas um ensaio preparado por Thomas Simp- son em 1755 (impresso em 1756) foi o primeiro a aplicar a teoria na discussão de erros de obser- vação. A reimpressão (1757) desse ensaio esta- belece os axiomas que erros positivos e negati- vos são igualmente prováveis, e que há certos limites que se podem associar em que pode se supôr que todos os erros vão cair; erros contínuos são discutidos e uma curva de probabilidade é dada. Pierre-Simon Laplace (1774) fez a primeira tenta- tiva de deduzir uma regra para a combinação de observações dos princípios da teoria das probabi- lidades. Ele apresentou a lei da probabilidade dos erros por uma curva , sendo qual- quer erro e sua probabilidades, e estabeleceu três propriedades dessa curva: (1) Ela é simétrica no eixo ; (2) ao eixo , é assintótico; a probabi- lidade do erro quando é 0; (3) a área abaixo da curva da função é 1, sendo certo de que um erro existe. Ele deduziu uma fórmula para o significado das três observações. Ele também deu (1781) uma fórmula para a lei da facilidade de erros (um termo devido a Lagrange, 1774), mas que levava a equações não gerenciá- veis. Daniel Bernoulli (1778) introduziu o princípio do produto máximo das probabilidades de um sistema de erros concorrentes. O método dos mínimos quadrados deve-se ao matemático alemão Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855). Gauss descreveu o método aos dezoito anos (1795), que hoje é indispensá- veis nas mais diversas pesquisas. Adrien-Marie Legendre (1805), introduziu contribuições ao mé- todo em seu Nouvelles méthodes pour la déter- mination des orbites des comètes. Por ignorar o trabalho de Legendre, um escritor Americano-Irlandês, Robert Adrain, editor de "The Analyst" (1808), primeiro deduziu a lei da facilida- de do erro, e sendo constantes dependendo da precisão da observação. Ele deu duas provas, sendo a segunda essencialmente a mesma de John Hers- chel (1850). Carl FriedrichGauß deu a primeira prova que parece ser conhecida na Europa (a terceira após a de Adrain) em 1809. Provas pos- 16 teriores foram dadas por Laplace (1810, 1812), Gauß (1823), James Ivory (1825, 1826), Hagen (1837), Friedrich Bessel(1838), Donkin (1844, 1856), e Morgan Crofton (1870). Outros que con- tribuíram foram Ellis (1844), De Mor- gan (1864), Glaisher (1872), e Giovanni Schiapa- relli (1875). A fórmula de Peters (1856) para , o erro provável de uma observação simples, é bem conhecida. No século XIX, os autores da teoria geral incluíam Laplace, Sylvestre Lacroix (1816), Littrow (1833), Adolphe Quetelet (1853), Richard Dede- kind (1860), Helmert (1872), Hermann Laurent (1873), Liagre, Didion, e Karl Pearson. Augustus De Morgan e George Boole melhoraram a exibi- ção da teoria. No lado geométricos, (veja geometria integral), os contribuidores da The Educational Times foram influentes (Miller, Crofton, McColl, Wolstenholme, Watson, e Artemas Martin). Formalização Da Probabilidade Dados, símbolos da probabilidade. Como outras teorias, a teoria das probabilida- des é uma representação dos conceitos probabi- lísticos em termos formais – isso é, em termos que podem ser considerados separadamente de seus significados. Esses termos formais são ma- nipulados pelas regras da matemática e da lógica, e quaisquer resultados são então interpretados ou traduzidos de volta ao domínio do problema. Houve pelo menos duas tentativas com sucesso de formalizar a probabilidade, que foram as for- mulações de Kolmogorov e a de Cox. Na formu- lação de Kolmogorov,conjuntos são interpretados como eventos e a probabilidade propriamente dita como uma medida numa classe de conjuntos. Na de Cox, a probabilidade é entendida como uma primitiva (isto é, não analisada posteriormen- te) e a ênfase está em construir uma associação consistente de valores de probabilidade a propo- sições. Em ambos os casos, as leis da probabili- dade são as mesmas, exceto por detalhes técni- cos: 1. Uma probabilidade é um número entre 0 e 1; 2. A probabilidade de um evento ou proposi- ção e seu complemento, se somados, valem até 1; e 3. A probabilidade condicionada ou conjun- ta de dois eventos ou proposições é o produto da probabilidade de um deles e a probabilidade do segundo, condicionado na primeira. O leitor vai encontrar uma exposição da formula- ção de Kolmogorov no artigo sobre teoria das probabilidades, e no artigo sobre o teorema de Cox a formulação de Cox. Veja também o artigo sobre os axiomas da probabilidade. Representação E Interpretação De Valores De Probabilidade A probabilidade de um evento geralmente é re- presentada como um número real entre 0 e 1. um evento impossível tem uma probabilidade de exa- tamente 0, e um evento certo de acontecer tem uma probabilidade de 1, mas a recíproca não é sempre verdadeira: eventos de probabilidade 0 não são sempre impossíveis, nem os de probabi- lidade 1 certos. A distinção bastante sutil entre "evento certo" e "probabilidade 1" é tratado em maior detalhe no artigo sobre "quase-verdade". A maior parte das probabilidades que ocorrem na prática são números entre 0 e 1, que indica a posição do evento no contínuo entre impossibili- dade e certeza. Quanto mais próxima de 1 seja a probabilidade de um evento, mais provável é que o evento ocorra. Por exemplo, se dois eventos forem ditos igual- mente prováveis, como por exemplo em um jogo de cara ou coroa, podemos exprimir a probabili- dade de cada evento - cara ou coroa - como "1 em 2", ou, de forma equivalente, "50%", ou ainda "1/2". Probabilidades também podem ser expressas como chances (odds). Chance é a razão entre a probabilidade de um evento e à probabilidade de todos os demais eventos. A chance de obtermos cara, ao lançarmos uma moeda, é dada por (1/2)/(1 - 1/2), que é igual a 1/1. Isto é expresso como uma "chance de 1 para 1" e é frequente- mente escrito como "1:1". Assim, a chan- ce a:b para um certo evento é equivalente à pro- babilidade a/(a+b). Por exemplo, a chance 1:1 é equivalente à pro- babilidade 1/2 e 3:2 é equivalente à probabilidade 3/5. 17 Ainda fica a questão de a quê exatamente pode ser atribuído uma probabilidade, e como os nú- meros atribuídos podem ser usados; isto é uma questão de interpretações de probabilidade. Há alguns que alegam que pode-se atribuir uma probabilidade a qualquer tipo de proposição lógi- ca incerta; esta é a interpretação bayesiana. Há outros que argumentam que a probabilidade só é aplicada apropriadamente a proposições que relacionam-se com sequências de experimentos repetidos, ou da amostragem de uma população grande; esta é a interpretação frequentista. Há ainda diversas outras interpretações que são variações de um ou de outro tipo. Distribuições A distribuição de probabilidade é uma função que determina probabilidades para eventos ou propo- sições. Para qualquer conjunto de eventos ou proposições existem muitas maneiras de determi- nar probabilidades, de forma que a escolha de uma ou outra distribuição é equivalente a criar diferentes hipóteses sobre os eventos ou proposi- ções em questão. Há várias formas equivalentes de se especificar uma distribuição de probabilidade. Talvez a mais comum é especificar uma função densidade da probabilidade. Daí, a probabilidade de um evento ou proposição é obtida pela integração da função densidade. A função distribuição pode ser também especifi- cada diretamente. Em uma dimensão, a função distribuição é chamada de função distribuição cumulativa. As distribuições de probabilidade também podem ser especificadas vi- a momentos ou por funções características, ou por outras formas. Uma distribuição é chamada de distribuição dis- creta se for definida em um conjunto contável e discreto, tal como o subconjunto dos números inteiros; ou é chamada de distribuição contínua se tiver uma função distribuição contínua tal como uma função polinomial ou exponencial. A maior parte das distribuições de importância prática é ou discretas ou contínuas, porém há exemplos de distribuições que não são de nenhum desses tipos. Dentre as distribuições discretas importantes, pode-se citar a distribuição uniforme discreta, a distribuição de Poisson, a distribuição binomial, a distribuição binomial negativa e a distribuição de Maxwell-Boltzmann. Dentre as distribuições contínuas, a distribuição normal, a distribuição gama, a distribuição t de Student e a distribuição exponencial. Probabilidade Na Matemática Os axiomas da probabilidade formam a base para a teoria da probabilidade matemática. O cálculo de probabilidades pode ser frequentemente de- terminado pelo uso da análise combinatória ou pela aplicação direta dos axiomas. As aplicações da probabilidade vão muito além da estatística, que é geralmente baseada na ideia de distribui- ções de probabilidade e do teorema do limite central. Para dar um significado matemático à probabili- dade, considere um jogo de cara ou coroa. Intuiti- vamente, a probabilidade de dar cara, qualquer que seja a moeda, é "obviamente 50%"; porém, esta afirmação por si só deixa a desejar quanto ao rigor matemático - certamente, enquanto se pode esperar que, ao jogar essa moeda 10 vezes, teremos 5 caras e 5 coroas, não há garantias de que isso ocorrerá; é possível, por exemplo, con- seguir 10 caras sucessivas. O que então o núme- ro "50%" significaria nesse contexto? Uma proposta é usar a lei dos grandes números. Neste caso, assumimos que é exequível fazer qualquer número de arremessos da moeda, com cada resultadosendo independente - isto é, o resultado de cada jogada não é afetado pelas jogadas anteriores. Se executarmos N jogadas, e seja NH o número de vezes que a moeda deu cara, então pode-se considerar, para qualquer N, a razão NH/N. Quando N se tornar cada vez maior, pode-se esperar que, em nosso exemplo, a ra- zão NH/N chegará cada vez mais perto de 1/2. Isto nos permite "definir" a probabilidade Pr(H) das caras como o limite matemático, com N tendendo ao infinito, desta sequência de quocientes: Na prática, obviamente, não se pode arremessar uma moeda uma infinidade de vezes; por isso, em geral, esta fórmula se aplica melhor a situa- ções nas quais já se tem fixada uma probabilida- de a prioripara um resultado particular (no nosso caso, nossa convenção é a de que a moeda é uma moeda "honesta"). A lei dos grandes núme- ros diz que, dado Pr(H) e qualquer número arbi- trariamente pequeno ε, existe um número n tal que para todo N > n, 18 Em outras palavras, ao dizer que "a probabilidade de caras é 1/2", queremos dizer que, se jogarmos nossa moeda tantas vezes o bastan- te, eventualmente o número de caras em relação ao número total de jogadas tornar-se-á arbitrari- amente próximo de 1/2; e permanecerá ao me- nos tão próximo de 1/2 enquanto se continuar a arremessar a moeda. Observe que uma definição apropriada requer a teoria da medida, que provê meios de cancelar aqueles casos nos quais o limite superior não dá o resultado "certo", ou é indefinido pelo fato de terem uma medida zero. O aspecto a priori desta proposta à probabilidade é algumas vezes problemática quando aplicado a situações do mundo real. Por exemplo, na pe- ça Rosencrantz e Guildenstern estão mortos, de Tom Stoppard, uma personagem arremessa uma moeda que sempre dá caras, uma centena de vezes. Ele não pode decidir se isto é apenas um evento aleatório - além do mais, é possível, porém improvável, que uma moeda honesta pu- desse dar tal resultado - ou se a hipótese de que a moeda é honesta seja falsa. Notas Sobre Cálculos De Probabilidade A dificuldade nos cálculos de probabilidade se relaciona com determinar o número de eventos possíveis, contar as ocorrências de cada evento, contar o número total de eventos. O que é espe- cialmente difícil é chegar a conclusões que te- nham algum significado, a partir das probabilida- des calculadas. Uma piada sobre probabilidade, o problema de Monty Hall, demonstra as armadi- lhas muito bem. Aplicações Da Teoria Da Probabilidade No Cotidiano Um efeito maior da teoria da probabilidade no cotidiano está na avaliação de riscos e no comér- cio nos mercado de matérias-primas. Governos geralmente aplicam métodos de probabilidade na regulação ambiental onde é chamada de "análise de caminho", e estão frequentemente medindo o bem-estar usando métodos que são estocásticos por natureza, e escolhendo projectos com os quais se comprometer baseados no seu efeito provável na população como um todo, esta- tisticamente. De fato, não é correto dizer que estatísticas estejam envolvidas na modela- gem em si, dado que, normalmente, estimativas de risco são únicas (one-time) e, portanto, neces- sitam de modelos mais fundamentais como, por exemplo, para determinar "a probabilidade de ocorrência de outro atentado terrorista como o de 11 de setembro em Nova York". Uma lei de nú- meros pequenos tende a se aplicar a todas estas situações e à percepção dos efeitos relacionados a tais situações, o que faz de medidas de proba- bilidade uma questão política. Um bom exemplo é o efeito nos preços do petró- leo da probabilidade percebida de qualquer confli- to mais abrangente no Oriente Médio - o que con- tagia a economia como um todo. A estimativa feita por um comerciante de comodi- dades de que uma guerra é mais (ou menos) provável leva a um aumento (ou diminuição) de preços e sinaliza a outros comerciantes aquela opinião. Da mesma forma, as probabilidades não são es- timadas de forma independente nem, necessari- amente, racional. A teoria de finança comporta- mental surgiu para descrever o efeito de tal pensamento de grupo (groupthink) na defini- ção de preços, política, paz e conflito. Uma aplicação importante da teoria das probabili- dades no dia a dia é a questão da confiabilidade. No desenvolvimento de muitos produtos de con- sumo, tais como automóveis e eletro - eletrônicos, a teoria da confiabilidade é utilizada com o intuito de se reduzir a probabilidade de falha que, por sua vez, está estritamente relacionada à garantia do produto. Outro bom exemplo é a aplicação da teoria dos jogos, uma teoria rigorosamente baseada na teo- ria das probabilidades, à Guerra Fria e à doutrina de destruição mútua assegurada. Em suma, é razoável pensar que a descoberta de métodos rigorosos para estimar e combinar pro- babilidades tem tido um impacto profundo na sociedade moderna. Assim, pode ser de extrema importância para muitos cidadãos compreender como estimativas de chance e probabilidades são feitas e como elas contribuem para reputações e decisões, especialmente em uma democracia. Probabilidade Condicionada Na matemática, a probabilidade condiciona- da refere-se à probabilidade de um evento sa- bendo que ocorreu um outro evento B e represen- ta-se porP(A|B), lida "probabilidade condicional de A dado B" ou ainda "probabilidade de A depen- dente da condição B". Definição A probabilidade de A condicionada por B (ou da- do B, ou sabendo que B) é definida por: 19 Dado Assim, a probabilidade de A muda após o evento B ter acontecido. Isso porque o resultado de A é uma das possibilidades de B. Precisamos calcular os eventos que são comuns a B e também a A, ou seja . Exemplo Considere-se um baralho de 52 cartas. A probabi- lidade de ao retirar uma carta sair um rei é 4/52, ou 1/13. No entanto, se alguém retira uma carta e nos diz que é uma figura, então a probabilidade de a carta retirada ser um rei é 4/12=1/3, ou se- ja, P(sair um rei|sair uma figura)=1/3. Acontecimentos Independentes Dois acontecimentos dizem-se independentes se . Isto sig- nifica que , ou seja, que a ocorrência de B não tem qualquer efeito sobre a de acontecer A. Teorema de Bayes O teorema de Bayes relaciona as probabilidades de A e B com as respectivas probabilidades con- dicionadas mútuas. Este teorema afirma que: Falácia da Probabilidade Condicionada A falácia da probabilidade condicionada consiste em supor que P(A|B) é igual a P(B|A). No entanto, pelo teorema de Bayes, estas probabilidades condicionadas só são iguais se, e somente se, A e B tiverem a mesma probabilidade. Axioma Na lógica tradicional, um axioma ou postulado é uma sentença ou proposição que não é provada ou demonstrada e é considerada como óbvia ou como um consenso inicial necessário para a construção ou aceitação de uma teoria. Por essa razão, é aceito como verdade e serve como ponto inicial para dedução e inferências de outras ver- dades (dependentes de teoria). Na matemática, um axioma é uma hipótese inicial de qual outros enunciados são logicamente deri- vados. Pode ser uma sentença, uma proposição, um enunciado ou uma regra que permite a cons- trução de um sistema formal. Diferentemente de teoremas, axiomas não podem ser derivados por princípios de dedução e nem são demonstráveis por derivações formais, sim- plesmente porque eles são hipóteses iniciais. Isto é, não há mais nada a partir do que eles seguem logicamente (em caso contrário eles seriam cha- mados teoremas). Em muitos contextos, "axio- ma", "postulado" e "hipótese" são usados como sinônimos.Uma possível diferença entre postulado e axioma é a possibilidade de se provar um axioma, logo um axioma passaria a ser um teorema. Enquanto que os postulados são verdades evidentes que não requerem demonstrações. Como foi visto na definição, um axioma não é necessariamente uma verdade autoevidente, mas apenas uma expressão lógica formal usada em uma dedução, visando obter resultados mais fa- cilmente. Axiomatizar um sistema é mostrar que suas infe- rências podem ser derivadas a partir de um pe- queno e bem-definido conjunto de sentenças. Isto não significa que elas possam ser conhecidas independentemente, e tipicamente existem múlti- plos meios para axiomatizar um dado sistema (como a aritmética). A matemática distingue dois tipos de axiomas: axiomas lógicos e axiomas não- lógicos. Nas teorias das ciências naturais, um axioma é considerado uma verdade evidente que e é aceita como tal, mas que ao rigor da palavra não pode ser demonstrado ou provado uma verdade abso- luta dentro do domínio de sua aplicação; é geral- mente derivado de intuição ou de conhecimento empírico, os quais apoiam-se em todos os fatos científicos até então conhecidos e relevantes à área em estudo. A viabilidade ou utilidade de tais teorias, e a clas- sificação das mesmas como teorias científicas válidas ou já aprimoradas, todas sempre logica- mente derivadas de forma correta de suas pre- missas (dos axiomas), dependem das escolhas acuradas de seus axiomas e da corroboração dos mesmos frente aos fatos científicos conhecidos na época em que foram propostos, e frente aos que forem gradualmente descobertos em épocas futuras às suas proposições. 20 Fatos novos, ao serem descobertos, podem levar à evolução das teorias mediante necessidade explicita de modificações em seus axiomas, que, conforme propostos no paradigma científico evo- luído e ora válido, devem manter-se sempre cor- roborados pela íntegra dos fatos científicos co- nhecidos até a data em questão. Na engenharia, axiomas são aceitos sem provas formais e suas escolhas são negociadas a partir do ponto de vista utilitário e econômico. Podem também ser considerados como hipóteses na modelagem e mudados depois da validação do modelo. Declarações explícitas de axiomas é uma condi- ção necessária para a computabilidade de uma teoria, modelo ou método. Neste caso, o axioma pode ser visto como um conceito relativo depen- dente de domínio, por exemplo, em cada progra- ma de software, declarações iniciais podem ser consideradas como seus axiomas locais. Etimologia A palavra "axioma" vem da palavra grega ἀξίωμα (axioma), um substantivo verbal 1 do verbo ἀξιόειν (axioein), que significa "considerar valido", mas também "requerer", que por sua vez vem da pala- vra ἄξιος (axios), que significa "estar em equilí- brio", e portanto "ter (o mesmo) valor (de)", "vali- do", "apropriado". Entre os filósofos da Grécia Antiga um axioma era uma afirmação que poderia ser vista como verdade sem nenhuma necessida- de de provas. O significado raíz da palavra "postular" é "exigir"; por exemplo, Euclides exige que nós concorde- mos que certas coisas podem ser feitas, ex: quaisquer dois pontos podem ser unidos por uma linha reta, etc. 2 Os antigos geométricos mantiveram alguma dis- tinção entre axiomas e postulados. Ao comentar os livros de Euclides, Proclo adverte que "Geminus 3 considerou que este [4º] Postulado não deve ser classificado como um postulado e sim como um axioma, já que, diferente dos três primeiros Postulados, ele não declara a possibili- dade de alguma construção mas sim expressa uma propriedade essencial". Boécio traduziu "postulado" como petitio e cha- mou os axiomas de notiones communes, mas em manuscritos posteriores esse uso nem sempre foi estritamente mantido. Desenvolvimento Histórico Visão Clássica O método lógico-dedutivo clássico consistia em sistemas a partir dos quais premissas eram se- guidas de conclusões através da aplicação de argumentos (silogismos, regras de inferência). Com exceção das tautologias, nada pode ser deduzido se nada é assumido. Axiomas e postu- lados são hipóteses básicas subjacentes a um corpo de conhecimento dedutivo. São aceitos sem demonstração. Todas as outras asserções (teoremas, se esti- vermos falando sobre matemática) devem ser demonstradas com o auxílio de hipóteses bási- cas. No entanto, a interpretação do conhecimento matemático mudou dos tempos antigos para o moderno, e consequentemente os termos axioma e postulado tiveram uma leve diferença de signifi- cado para os matemáticos atuais, em contraste com o significado original destes termos pa- ra Aristóteles e Euclides. Os antigos gregos consideraram a geometria como uma das diversas ciências, e consideraram os teoremas de geometria tão im- portantes quanto fatos científicos. Dessa forma, eles desenvolveram e usaram o método lógico-dedutivo como um meio de evitar erros, e para conhecimento estrutural e comuni- cativo. Os analíticos posteriores de Aristóteles é uma exposição definitiva da visão clássica. Um "axioma", na terminologia clássica, refere-se a uma hipótese auto-evidente comum a vários ramos de ciência. Um bom exemplo seria a as- serção que Quando é retirada uma de duas quantias iguais, sobra uma quantia igual a que foi retirada. Na fundação de várias ciências são impostas certas hipóteses adicionais que são aceitas sem demonstração. Estas eram denomina- das postulados. Enquanto os axiomas eram comuns a várias ci- ências, os postulados para cada ciência particular eram diferentes. Sua validade tinha que ser esta- belecida por meio de experiências reais. De fato, Aristóteles alertou que a satisfabilidade de uma ciência não pode ser transmitida com sucesso, se o aprendiz estiver em dúvida sobre a veracidade dos postulados. 21 A visão clássica é bem ilustrada pelos elementos de Euclides, onde uma lista de axiomas (muito básicas, asserções auto-evidentes) e postulados (fatos geométricos do senso-comum obtidos de nossa experiência), são dados. Axioma 1: Duas coisas iguais a uma tercei- ra, são iguais entre si. Axioma 2: Se parcelas iguais forem adicio- nadas a quantias iguais, os resultados continua- rão sendo iguais. Axioma 3: Se quantias iguais forem subtra- ídas das mesmas quantias, os restos serão i- guais. Axioma 4: O todo é maior que a parte. Postulado 1: Uma reta pode ser traçada de um ponto para outro qualquer. Postulado 2: Qualquer segmento finito de reta pode ser prolongado indefinidamente no sen- tido da reta. Postulado 3: Dados um ponto qualquer e uma distância qualquer, pode-se traçar um círculo de centro naquele ponto e raio igual à dada dis- tância. Postulado 4: Todos os ângulos retos são iguais entre si. Postulado 5: Se uma reta cortar duas ou- tras retas de modo que a soma dos dois ângulos interiores, de um mesmo lado, seja menor que dois ângulos retos, então as duas outras retas se cruzam, quando suficientemente prolongadas, do lado da primeira reta em que se acham os dois ângulos. Visão Moderna Uma lição aprendida pela matemática nos últimos 150 anos é que é útil decifrar o significado das asserções matemáticas (axiomas, postula- dos, proposições, teoremas) e definições. Esta abstração, que poderia até ser chamada de formalização, faz o conhecimento matemático mais genérico, capaz de múltiplos diferentes sig- nificados e, portanto, útil em múltiplos contextos. O estruturalismo matemático vai mais adiante, e desenvolve teorias e axiomas sem uma aplicação particular em mente. A distinção entre um "axio- ma" e um "postulado" desaparece.Os postulados de Euclides são provavelmente considerados por fornecerem uma rica coleção de fatos geométri- cos. A verdade desses fatos complicados está na acei- tação de hipóteses básicas. Entretanto, excluindo o quinto postulado de Euclides, obtemos que estes possuem significados em diversos contex- tos (geometria hiperbólica, por exemplo). Deve- mos simplesmente estar preparados para usar nomes como "linha" e "paralelo" com uma maior flexibilidade. O desenvolvimento da geometria hiperbólica en- sinou aos matemáticos que postulados podem ser considerados como hipóteses puramente formais, e não como fatos baseados na experiência. Quando matemáticos empregam os axiomas de um campo, as intenções são mais abstratas. As proposições da teoria de campos não interessam a alguma outra aplicação em particular. Os ma- temáticos agora trabalham em completa abstra- ção. Há muitos exemplos de campos. A teoria de campos garante que o conhecimento sobre eles é correto. Não é correto dizer que os axiomas ou a teoria de campos são "proposições que são consideradas como verdade sem nenhuma derivação". O cam- po de axiomas é um conjunto de restrições. Se um dado sistema de adição e multiplicação satis- faz estas restrições, então o campo está pronto para nos dar informações extras sobre esse sis- tema. A matemática moderna formaliza seus fundamen- tos de tal modo que as teorias podem ser consi- deradas objetos matemáticos, e a lógica por si só pode ser considerada como um ramo da matemática.Frege, Russell, Poincaré, Hilbert e Gödel são personagens-chave nesse desenvol- vimento. Na visão moderna, um conjunto de axiomas é uma coleção de asserções formalmente estáveis das quais se seguem outras asserções formais estáveis pela aplicação de certas regras bem- definidas. Nesta visão, a lógica se torna apenas um outro sistema formal. Um conjunto de axiomas deve ser consistente, ou seja, deve ser impossível derivar uma contradição de um axioma. Um conjunto de axiomas não deve ser redundante, isto é, uma asserção que pode ser deduzida de outros axiomas não precisa ser considerada um axioma. A esperança dos lógicos modernos era que vários ramos da matemática, senão todos, pudessem ser derivados de uma coleção consistente de axiomas básicos. Um sucesso do programa for- malista foi a formalização de Hilbert da Geometria Euclidiana e a demonstração da consistência destes axiomas. 22 Ampliando o contexto, houve uma tentativa de basear toda a matemática na teoria dos conjun- tos de Georg Cantor. Neste ponto, levando em consideração o Paradoxo de Russell e a teoria ingênua dos conjuntos viu-se a possibilidade de algum sistema poder se tornar inconsistente. O projeto formalista sofreu uma derrota decisiva, quando em 1931 Gödel mostrou que é possível, para um suficientemente grande conjunto de axi- omas (Axiomas de Peano, por exemplo), construir uma hipótese que seja verdadeira independente- mente deste conjunto de axiomas. Como corolário, Gödel provou que a consistência de uma teoria como a Aritmética de Peano é uma asserção improvável dentro do escopo desta teo- ria. É razoável acreditar na consistência da Aritmética de Peano porque ela é satisfeita pelo sistema de números naturais, um infinito, mas intuitivamente acessível sistema formal. Entretanto, até hoje, não há um modo conhecido de demonstrar a consistência dos modernos axi- omas de Zermelo-Frankel para a teoria dos con- juntos. O axioma da escolha, uma hipótese-chave desta teoria, permanece uma hipótese muito controver- sa. Além disso, usando técnicas de forçar (Cohen), pode-se mostrar que as hipóteses contí- nuas (Cantor) é independente dos axiomas de Zermelo-Fraenkel. Desta forma, mesmo este con- junto genérico de axiomas não pode ser conside- rado como uma base definitiva para a matemáti- ca. Lógica Matemática Axiomas Lógicos Axiomas Lógicos são fórmulas em uma lingua- gem que é universalmente válida, ou seja, são fórmulas satisfeitas por toda a estrutura sob toda função de tarefa de variáveis. Em outros termos, axiomas lógicos são estados que são verdadeiros em algum possível universo, para alguma possível interpretação e com alguma tarefa de valor. Normalmente eles usam axiomas lógicos para um mínimo conjunto de tautologias que é suficiente para provar todas as tautologias na linguagem; na lógica de primeira ordem o axi- oma lógico é necessário para provar verdades lógicas que não são tautologias no sentido rígido. Exemplos Lógica Proposicional Na lógica proposicional é comum considerar co- mo axiomas lógicos as fórmulas a seguir, onde , e podem ser qualquer fórmula de lingua- gem e os conectivos permitidos são apenas " " paranegação e " " pa- ra implicação (antecedente para consequente): 1. 2. 3. Cada um desses exemplos é um axioma esque- mático, uma regra para generalizar uns infinitos números de axiomas. por exemplo, se , e são variáveis proposicionais, en- tão e sã o ambos instâncias do primeiro axioma esquemá- tico, e portanto são axiomas. Podemos mostrar que com apenas esses três axiomas esquemáti- cos e modus ponens, pode-se provar todas as tautologias do cálculo proposicional. E pode mos- trar também que sem unir esses axiomas não será suficiente para provar todas as tautologias com modus ponens. Estes axiomas esquemáticos são também usados no cálculo de predicados, mas adicionar axiomas lógicos é necessário. Axioma de Igualdade. Supondo uma lingua- gem de primeira ordem. para cada variável , a fórmula é universalmente válida. Isto quer dizer que, para algum simbolo de variá- vel , a fórmula pode ser dita como um axioma. Além disso, neste exemplo, para que não haja imprecisão do que nós entendemos por (ou, em outras palavras, "é igual a") deve estar puramente formal e sintaticamente usável pelo simbolo que deve estar bem refor- çado, a respeito deles como uma sequência e como uma sequência de símbolos, a lógica ma- temática faz de fato isto. Vale lembrar que o mais interessante exemplo de axioma esquemático, é aquele que nos determina o que conhecemos como instanciação universal: Axioma esquemático para instanciação univer- sal. Dado uma fórmula na linguagem de pri- meira ordem , uma variável e um 23 mo que é substituível para em , a fórmula é universalmente válida. Onde o simbolo significa a fórmula com o termo substituído por . Em termos formais, este exemplo nos permite dizer que para este estado, se nós sabermos que uma certa proprie- dade possui para todo e que estar para um objeto particular na nossa estrutura, então nós estariamos capazes para afirmar . Mais uma vez, nós podemos afirmar que a fórmu- la é válida, isto é, nós podemos ser capazes de ter uma prova deste fato, ou me- lhor falando, uma meta prova. atualmente, estes exemplos são meta teoremas da nossa teoria da lógica matemática desde que estejamos relacio- nados com o mais conceitos de auto prova. A partir disto, nós podemos ter a generalização do existencial: Axioma esquemático para generalização do exis- tencial. Dada um fórmula na linguagem de primeira ordem , uma variável e um mo que é substituível para em , a fórmula é universalmente válida. Axiomas Não-Lógicos Axiomas não-lógicos são fórmulas que usam a função de hipóteses de teorias especificadas. Em razão sobre duas diferentes estruturas, por e- xemplo os números naturais e os integrais, po- dem envolver o mesmo axioma lógico; os axio- mas não-lógicos visam capturar o que é especial sobre uma estrutura particular r(ou conjunto de estruturas, como os grupos). Desse modo os axiomas não-lógicos,
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